PL29250B1 - Sposób redukcji w piecu elektrycznym materialów zawierajacych magnezje. - Google Patents

Description

Do wytwarzania magnezu droga re¬ dukcji materialów, zawierajacych magne¬ zje, proponowano juz miedzy innymi sto¬ sowanie elektrycznego pieca lukowego. W powyzszym przypadku przewidywano sto¬ sowanie elektrod, wykonanych z mieszani¬ ny tlenku lub weglanu magnezu i wegla, ewentualnie z dodatkiem smoly jako lepi¬ szcza. Proces przeprowadzano w atmosfe¬ rze wodoru lub weglowodoru, przy czym wytwarzane pary magnezu i jednoczesnie tworzaca sie para wodna powinny byly byc usuwane z pieca za pomoca wodoru, doprowadzanego w nadmiarze. Skraplanie par magnezu powinno bylo sie odbywac w temperaturze ponizej 1200°C i w ten sposób metaliczny magnez mial byc od¬ dzielany od pozostalych gazów wzglednie pary wodnej.Sposób ten juz w samym zalozeniu swym byl technicznie niewykonalny, po¬ niewaz magnez, jak wiadomo, od razu zo¬ staje utleniony powtórnie para wodna, jak równiez tlenkiem wegla, wytwarzaja¬ cym sie podczas reakcji przy stosowaniu elektrody zawierajacej wegiel.Przedmiotem wynalazku niniej szego jest sposób redukcji w piecu elektrycznym materialów, zawierajacych magnezje, za pomoca krzemu (zelazo-krzemu) i alumi¬ nium lub samego tylko krzemu wzglednie aluminium albo tez innych srodków re¬ dukcyjnych, nie wydzielajacych zadnych utleniajacych produktów gazowych. Wpro-wadzanie do pieca mieszaniny reakcyjnej odbywa sie przez wydrazona elektrode metalowa.Przerabianie magnezji wzglednie ma¬ terialów, zawierajacych magnezje, przy u- zyciu krzemu (zelazo-krzemu) i alumi¬ nium lub samego tylko krzemu wzglednie aluminium jest znane. Przeprowadzano je z zastosowaniem temperatur wyzszych od temperatury topnienia pozostalosci reak¬ cyjnych, a wiec pod cieklym zuzlem, w elektrycznym piecu szybowym, w którym mieszanina reakcyjna byla doprowadzana do stanu cieklego wzglednie ogrzewana do temperatury reakcji przez oporowe ogrze¬ wanie mieszaniny reakcyjnej miedzy dolna elektroda stalowa, umieszczona w dnie pie¬ ca, a glowicowa elektroda weglowa o ksztalcie preta. Mieszanina reakcyjna byla wprowadzana do pieca przez boczny o- twór, znajdujacy sie ponizej powierzchni zuzla, za pomoca ruchomego tloka.Stwierdzono, ze mieszanine reakcyjna w sposób ciagly mozna wprowadzac do pieca przez wydrazona elektrode metalo¬ wa, zwlaszcza stalowa, umieszczona na o- si pieca prostopadle do powierzchni zuzla.Przy takim doprowadzaniu mieszaniny reakcja rozpoczyna sie w najnizszej cze¬ sci elektrody, czyli tuz powyzej miejsca, w którym prad elektryczny przechodzi do cieklego zuzla, wzglednie powyzej miej¬ sca podstawy luku elektrycznego, z wy¬ twarzaniem bryly, zamykajacej elektrode i utworzonej ze spieczonych wzglednie stopionych pozostalosci reakcyjnych. Bry¬ la ta zapobiega opadaniu mieszaniny reak¬ cyjnej z elektrody do cieklego zuzla bez zastosowania specjalnych srodków wiaza¬ cych. Wskutek stosunkowo dobrego prze¬ wodnictwa elektrycznego mieszaniny ta spieczona bryla zapewnia przeplyw pradu wzglednie rozmieszczenie luku elektrycz¬ nego na calej powierzchni przekroju elek¬ trody. Zalete sposobu wedlug wyna¬ lazku niniejszego w przeciwstawieniu do sposobu znanego stanowi ta okolicz¬ nosc, ze strefa reakcji znajduje sie po¬ nad roztopionym zuzlem, wskutek cze¬ go powstajace pary magnezu szyb¬ ko i bez przeszkody uchodza z pieca wzglednie moga byc w znany sposób od¬ prowadzane z pieca do komory skraplania za pomoca strumienia wodoru. Nastepnie urzadzenie, w którym odbywa sie reakcja, nie posiada czesci, zawierajacych wegiel, np. elektrod grafitowych, wskutek czego w zupelnosci odpada mozliwosc powtórne¬ go utleniania wytwarzanych par magnezu tlenkiem wegla. Wreszcie doprowadzanie mieszaniny reakcyjnej do pieca nastepuje samorzutnie w miare przesuwania sie elektrody, bez pomocy uszczelniajacych narzadów, gdyz mieszanina reakcyjna w wydrazonej elektrodzie sama przez sie dziala uszczelniajaco. Doswiadczenia wy¬ kazaly, ze proces odbywa sie calkowicie spokojnie i równomiernie.Zmielona i dobrze zmieszana miesza¬ nine reakcyjna mozna wprowadzac do wy¬ drazonej elektrody w stanie luznym. Ubi¬ janie jej albo dodawanie do niej specjal¬ nych srodków wiazacych w ogóle nie jest potrzebne. Jednakze jako srodki wiazace moga ewentualnie znalesc zastosowanie w niewielkich ilosciach bezwodne sole nieor¬ ganiczne, zwlaszcza chlorki, np. chlorek magnezu. W celu latwiejszego odprowa¬ dzania z pieca utlenionych produktów reakcji okazalo sie korzystnym wytwarza¬ nie bardzo cieklego zuzla co najlatwiej o- siaga sie w ten sposób, ze do mieszaniny reakcyjnej dodaje sie krzemionki (pias¬ ku), glinki wzglednie gliny lub tez fluory¬ tu, bez zmiany najkorzystniejszego sto¬ sunku: 4 moli zasady (MgO wzglednie MgO + CaO) na 1 mol krzemionki. Przez to jednoczesnie polepszone zostaja warun¬ ki wytwarzania sie spieczonej bryly, za¬ mykajacej dolny koniec elektrody. W celu zapobiezenia powstawaniu tlenku wegla unika sie wiazania mieszaniny reakcyjnej — 2 —za pomoca zwykle stosowanych materia¬ lów, zawierajacych wegiel, np. smoly, pa¬ ku lub innych podobnych materialów. Pod¬ czas gdy bryla zamykajaca, tworzaca sie podczas reakcji przy wydrazonych elek¬ trodach o niewielkim przekroju, moze u- dzwignac ciezar znajdujacego sie nad nia i nieprzemienionego jeszcze luznego la¬ dunku, to przy stosowaniu elektrod o wie¬ kszych przekrojach, w celu powiekszenia zwiezlosci bryly zamykajacej i uzyskania równomiernego stapiania sie plaszcza elektrody oraz równomiernego stapiania sie i reagowania spieczonej mieszaniny reakcyjnej, jest rzecza korzystna dodawa¬ nie do ladunku substancji wzglednie wkla¬ dek metalowych (magnezowych, stalowych lub aluminiowych wiórów albo pasków blachy).Wydrazona elektroda jest wykonana ze stali lub aluminium i w miare stapia¬ nia sie dolnego jej konca jest ona wsuwa¬ na do pieca, przy czym elektrode przedlu¬ za sie podczas biegu pieca przez przyla¬ czanie do jej konca górnego przez spawa¬ nie czesci uzupelniajacych. W piecu moze byc przy tym wytworzona próznia lub tez atmosfera obojetna pod zmniejszonym ci¬ snieniem np. za pomoca wodoru, zuzle, zbierajace sie na dnie pieca, oraz metal, spadajacy kroplami z elektrod, sa od cza¬ su do czasu spuszczane.Przyklad. Zamkniety szybowy piec elektryczny, zaopatrzony w dolna elektro¬ de, umieszczona w dnie pieca, przed pu¬ szczeniem go w ruch rozgrzewa sie do 1200°C za pomoca elektrody weglowej, u- mieszczonej w pokrywie pieca. Nastepnie elektrode weglowa zamienia sie rura z blachy stalowej, wypelniona mieszanina reakcyjna. Rura ta na dolnym koncu jest zamknieta tarcza blaszana i polaczona z przewodami pradu elektrycznego. Dobrze zmielona mieszanina reakcyjna sklada sie z 25 czesci 90%-owego zelazo-krzemu, 100 czesci palonego dolomitu, zawierajacego 38% MgO, i 10 czesci krzemionki (pias¬ ku). Po wlaczeniu pradu o napieciu 50 V rozpoczyna sie ciagle stapianie elektrody przy równomiernym wytwarzaniu sie par magnezu. Wydrazona elektroda w miare zuzycia jest wsuwana glebiej do pieca tak, aby natezenie pradu pozostawalo mozli¬ wie jednakowe. Jednoczesnie do pieca do¬ prowadza sie wodór przez boczny prze¬ wód. Wytwarzajace sie zas pary magnezu sa za pomoca wodoru odprowadzane do komory skraplania, w której sa w znany sposób skraplane na magnez metaliczny.Na 100 czesci uzytego dolomitu otrzymu¬ je sie 16 czesci metalicznego magnezu.Zuzycie pradu wynosi okolo 12,5 kw/godz. na 1 kg wytwarzanego magnezu. Otrzyma¬ ne zuzle skladaja sie glównie z krzemia¬ nów wapnia i zawieraja jedynie nieznacz¬ ny procent tlenku magnezu.Wprowadzanie ladunku do pieca elek¬ trycznego przez wydrazona elektrode we¬ glowa jest znane. Wedlug znanych sposo¬ bów ladunek wprowadza sie do pieca przez elektrody ciaglym strumieniem w postaci luznej mieszaniny, redukcja zas na ma¬ gnez nastepuje w palenisku pieca. Wydra¬ zona elektroda w danym przypadku sluzy jedynie jako przewodnik pradu elektrycz¬ nego, sluzacego do wytworzenia ogrzew¬ czego luku elektrycznego, i tylko jako ta¬ ka jest uzupelniana odpowiednio w miare zuzycia. Sposób zas wedlug wynalazku ni¬ niejszego polega na tym, ze stosuje sie elektrode metalowa, która wraz z ladun¬ kiem, przynajmniej w miejscu podstawy luku elektrycznego, tworzy jednolita ca¬ losc. Reakcja: 2(CaO.MgO) + Si = 2 Mg (pary) + 2 CaO . Si02 (ciecz) prze¬ biega przy dolnym koncu elektrody, skad roztopione pozostalosci reakcyjne w posta¬ ci zuzli splywaja do paleniska pieca. Uzu¬ pelnianie zas wzglednie przesuwanie elek¬ trody musi nastepowa^ w miare zu¬ zycia mieszaniny reakcyjnej i elek¬ trody. — 3 — PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób redukcji w piecu elektrycz¬ nym materialów, zawierajacych magnezje, za pomoca krzemu (zelazo-krzemu) i alu¬ minium lub tylko krzemu wzglednie tyl¬ ko aluminium albo podobnych srodków re¬ dukcyjnych, nie wydzielajacych zadnych gazowych produktów utleniajacych, zna¬ mienny tym, ze wprowadzanie do pieca mieszaniny reakcyjnej uskutecznia sie przez wydrazona elektrode metalowa.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tym, ze do mieszaniny reakcyjnej do¬ daje sie substancji, powiekszajacych zwar¬ tosc masy, wypelniajacej elektrode, np. soli nieorganicznych, zwlaszcza chlorków, i mieszanin metalicznych, np. wiórów ma¬ gnezowych, aluminiowych, stalowych lub podobnych materialów, wzglednie tylko so¬ li nieorganicznych lub mieszanin metalicz¬ nych.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 — 2, zna¬ mienny tym, ze do mieszaniny reakcyjnej dodaje sie substancji, obnizajacych jej temperature topnienia, np. krzemionki (piasku), glinki (gliny) albo fluorytu. I. G. Farbenindustrie Aktiengesellschaft. Zastepca: inz. J. Wyganowski, rzecznik patentowy. DRUK. M ARCT. CZERNIAKOWSKA 225 PL